WO2010133285A1 - Anordnung zur hubregelung eines hubwerkzeugs eines fahrzeugs und verfahren zur hubregelung - Google Patents

Anordnung zur hubregelung eines hubwerkzeugs eines fahrzeugs und verfahren zur hubregelung Download PDF

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WO2010133285A1
WO2010133285A1 PCT/EP2010/002538 EP2010002538W WO2010133285A1 WO 2010133285 A1 WO2010133285 A1 WO 2010133285A1 EP 2010002538 W EP2010002538 W EP 2010002538W WO 2010133285 A1 WO2010133285 A1 WO 2010133285A1
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force
control
stroke
controller
tensile force
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PCT/EP2010/002538
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French (fr)
Inventor
Gerold Mueller
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/02—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors
    • A01B63/10—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means
    • A01B63/111—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements
    • A01B63/1117—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements using a hitch position sensor

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for stroke control of a lifting tool of a vehicle and a method for stroke control.
  • the arrangement has a control unit which has a position controller and a force regulator, which interact with a controllable hydraulic valve for the lifting tool.
  • the hydraulic valve is connected downstream of the position and the force controller and converts control signals of the position and the force controller in strokes of the lifting tool by means of a Hubtechnikzylinders.
  • Such an arrangement for stroke control of a lifting tool of a vehicle is known from EP 0 212 304 B2, wherein the known arrangement is an electro-hydraulic device for controlling a hoist on an agricultural working vehicle, in particular a plow on a tractor with a control loop for influencing the position of the Hitch has.
  • the known arrangement is an electro-hydraulic device for controlling a hoist on an agricultural working vehicle, in particular a plow on a tractor with a control loop for influencing the position of the Hitch has.
  • at least one position sensor, one force sensor and one setpoint generator are arranged in the control circuit.
  • a hydraulic valve device and a hydraulically actuated motor are controlled.
  • these signals are additionally supplemented by a signal from a sensor, which measures the slip of the driven wheels, and applied to the actual value signal of the force sensor.
  • the Output signal of the force sensor is applied to the input of a mixing device which supplies the actual value signal of the position sensor at a first input and the output signal of the force sensor at a second input.
  • a switch for lifting and lowering the hoist and next to the actuator for the mixing position are more actuators for an upper end stop and a controller for setting a lowering speed as additional controls for the hoist provided.
  • the object of the invention is to provide an arrangement for stroke control of a lifting tool and a method for stroke control, which makes a significant simplification of the operating concept or a corresponding control panel and additionally has a force control strategy that at least the same comfort as previous stroke controls for lifting tools supplies.
  • an arrangement for stroke control of a lifting tool of a vehicle and a method for stroke control has a control unit which has a position controller and a force regulator which interact with a controllable hydraulic valve for the lifting tool.
  • the hydraulic valve is connected downstream of the position and force regulators and sets control signals of the position and force regulators in lifting movements of the lifting Tool by means of a hoist cylinder.
  • the arrangement has a Switzerlandmesser for measuring the force with which the lifting tool is pulled and a Hubtechnikspositionsmesser for measuring the position in which the lifting tool is located on.
  • the control unit has a central control unit, which automatically forms a mean force as a setpoint for the traction at a set and reached at a control panel of the Hubtechnikmaschines position setpoint for a limited time or a limited distance with the power engaged, before the force control automatically works with this setpoint in that the automatically determined desired value is supplied to a differential element which supplies the difference between the automatically determined desired value and an actual value of a tensile force meter to the force regulator as a controlled variable.
  • An advantage of this arrangement and this control structure is a significant simplification of the operation of the lifting tool, since the control panel only has a main switch and another switch and a single actuator for specifying the working position of the lifting tool.
  • force control switched on which can be activated with the other switch, the force setpoint is set on the basis of the mean value of the force measured for a limited time or for a limited distance without specification by the operator.
  • the control strategy instead of two force sensors only a single force sensor can be used, which also reduces system costs, without the control comfort and control accuracy is reduced.
  • the operator only needs to turn on the lifting tool and request a force control and specify with the single actuator of the control panel lifting or lowering the lifting tool.
  • the thus set by the operator set position value is maintained until automatically without the intervention of the operator, the power control has automatically determined a corresponding average and thus a target value for the force control and the system automatically adjusts to force control.
  • the sensitivity of the force control is adaptively adjusted itself by alternating parts of the force signal and the position signal by suitable filter parameters and / or variable dead zones around the mean be set so that the hoist movements due to the deviation in amplitude and frequency optimally meet the expectations and experience with hoists.
  • the controllable hydraulic valve of a mixed-value device which forms a mixed value of control values of the position controller and control values of the force regulator, is connected downstream.
  • the arrangement has a function block in which, for parameter adaptation, a respective alternating component of a filter block of the tensile force measurement is adapted and fed to the force controller via the function block.
  • the parameter adaptation function block can supply measured values of a slip sensor, which generates signals dependent on the slip of the driven wheels, to the force regulator.
  • a microprocessor is preferably provided, on the one hand, the time interval and / or the distance for which the average value of the tensile force is determined, and transmits a corresponding trigger pulse to a device for averaging.
  • the actuator of the control panel for setting the position setpoint may preferably be a rotary potentiometer or a sliding potentiometer.
  • the main switch is mechanically coupled to the actuator such that switching off the main switch can only be actuated in the upper stop of the actuator for setting the position setpoint value.
  • the main switch can be operated at any time. The operation locks the hoist in its current position.
  • the main switch is optional. For safety reasons, it is only possible to determine the force automatically in a defined lower position in order to avoid unintentional lowering during transport. If the driver has forgotten to deactivate the force control with the additional switch provided for this purpose, the force control remains activated until it has been deactivated in the upper hoist area. The hoist is then moved in its position control.
  • a method for stroke control of an electro-hydraulic lifting tool has the following method steps. First, a position setpoint for the lifting tool is set on a control panel, whereby a position controller is activated. To reach the position setpoint, the hoist position is measured using a hoist position gauge and the position setpoint is adjusted by a position controller.
  • a switch for traction control is activated on the control panel, a central control unit in the control unit is activated and an automatic averaging of the traction force by measuring the traction for a limited time interval or for a limited distance after reaching the position setpoint automatically performed by a trigger pulse after the time and / or path measurement from a central control unit to an averaging block.
  • the automatically detected mean value of the tensile force is supplied as setpoint for the force controller to a differential element. Thereafter, the difference between the mean or setpoint and the instantaneous value or actual value of the tensile force as a control variable for the force controller by the differential element.
  • This method has the advantage that only the position setpoint is to be specified from a control panel and automatically reaches a setpoint for the force controller upon reaching the setpoint, without the operator must intervene if in addition to the main switch another switch of the control panel is turned on. It is provided in the control method that is automatically changed after the averaging of the position control in the force control and the force control is maintained until again a change in position is prompted from the control panel.
  • the limited time span or the limited distance is monitored by the control unit with the aid of a central control unit which generates a trigger pulse after the time interval or the distance to measure the tensile forces at hoist position reached the automatic averaging by the averaging block to determine a DC component and setpoint the tensile force triggers.
  • a parameter adaptation of the alternating parts of the tensile force can be carried out and fed to the force regulator.
  • the sensitivity of the force control is adaptively set itself by setting an alternating component of the tension measuring signal and the position measuring signal by filter parameters and / or dead zones around the automatically determined mean value in such a way that the hoist movements acquire empirical values due to control deviations in amplitude and frequency be optimally adapted.
  • the attachment may be, for example, a plow on a tractor, which is lowered by changing the position setpoint until the desired working depth is reached.
  • the controller automatically changes to the position control mode.
  • a force signal which is generated by preferably a force sensor, is measured for a specific time t1 or a specific driving distance S1.
  • the mean value of the previously measured force signal is used as a setpoint for the force control.
  • the controller then automatically changes from the position to the force control.
  • the power control remains active as long as the control is activated by the further switch or until the operator manually changes the position setpoint again via the actuator of the control panel.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram of an arrangement for stroke control of a lifting tool
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a control structure for regulating the lifting movement of a lifting tool.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an arrangement 1 for stroke control of a lifting tool 2, which is arranged on a vehicle, for example a tractor, for example, carries a reversible plow, which can plow through a field in a given working depth a field in two different directions.
  • a robust and easy-to-use arrangement is required, which allows untrained personnel to operate an electro-hydraulic lifting tool 2 professionally.
  • the lifting tool 2 a control panel 10 which is arranged on the vehicle, on.
  • This control panel 10 has a main switch 16 which activates the lifting tool 2.
  • Another switch 17 is intended to provide a force to request regulation.
  • the control panel 10 has only a single actuator, which may preferably be a rotary potentiometer or a sliding potentiometer to allow the lowering and lifting of the hoist to a setpoint L so n after turning on the main switch 16.
  • This position setpoint L SO ⁇ is supplied via a signal line 23 to a control unit 3, which has a position controller, wherein the actual position of a corresponding Hubtechnikpositionssensor 8 is supplied to the control unit 3 via the measuring line 24.
  • the Hubtechnikpositionsmesser 8 provides an actual position value L lst, the member a differential in the control unit 3 is supplied and the difference between the actual position value L, ST and position command value L so supplies n as a control variable, arranged in the control unit 3 position controller.
  • the position controller is connected via a control line 25 to a hydraulic valve 6, which causes a lifting of the lifting tool in the direction H and makes it possible to lower the lifting tool in the direction S.
  • the hydraulic valve 6 causes a corresponding lifting or lowering movement of the lifting tool by driving a hoist cylinder 12 via at least one hydraulic line 26.
  • the hoist cylinder 12 moves via a mechanical connection 27, the lifting tool 2 in the desired position, wherein the current position position via a connection 28, the Hubtechnikpositionsmesser 8 and the measuring line 24 is fed back to the control unit 3.
  • an automatic determination of the desired force value from a central control unit 9 in the control unit 3, without any intervention via the control panel 10 in the control unit 3 by the operator. This will be explained in more detail with reference to the following Figure 2.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a control structure 30 for controlling the lifting movement of the lifting tool 2 shown in FIG. 1.
  • two regulators a position controller 4 and a force regulator 5 are provided in a control unit 3.
  • the actual position is measured by a L ⁇ st Hubtechnikpositionsmesser 8 and a central control unit 9, and a differential element 11 is fed.
  • the actual value of Pulling force F lst is detected by a tensile force meter 7.
  • a main switch 16 is turned on and in addition, a force control can be requested via another switch 17 by the operator on the control panel 10.
  • control panel 10 is first set by the operator a position setpoint L so n by an actuator 18, wherein the position setpoint L SO ⁇ and the actual position Li st compared in a differential element 11 and passed as a controlled variable via a switching element 21 for the position control to the position controller 4 becomes.
  • a mixing value means 13 and a control line 25, the hydraulic control valve is controlled and regulated by lowering or lifting movements of the Hubtechnikmaschines until the actual position L ⁇ s t the nominal position value L so corresponds to n.
  • the controller structure shown in Figure 2 is automatically switched by means of the switching elements 21 and 22 to a force control via a force regulator 5.
  • a central control unit 9 automatically for a period of time t1 or a route S1 causes a force measurement and has passed a trigger pulse T to averaging to an averaging block 19.
  • the averaging block 19 determines an average or DC component of the force measurement during the time period t1 and / or during the travel distance s1, which forms a setpoint value F so n for the force control.
  • the alternating components of the force measurement are used to adaptively adjust, for example, the sensitivity of the force measurement in the force regulator 5 in the filter block 15 and the function block 14.
  • the current force value F ⁇ st is also compared with the target value F SO ⁇ at a differentiator 20 and passed as a control variable to the force controller 5, as soon as the position setpoint is reached and the switching element 22 automatically adjusts the power controller 5 for force control.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs (2) eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Hubregelung. Dazu weist die Anordnung ein Steuergerät (3) auf, das einen Lageregler (4) und einen Kraftregler (5) aufweist, die mit einem steuerbaren Hydraulikventil (6) für das Hubwerkzeug (2) zusammenwirken. Das Hydraulikventil (6) ist dem Lage- und dem Kraftregler (4, 5) nachgeschaltet und setzt Steuersignale des Lage- und des Kraftreglers (4, 5) in Hubbewegungen des Hubwerkzeugs (2) mittels eines Hubwerkzylinders (12) um. Ferner weist die Anordnung einen Zugkraftmesser zur Messung der Kraft mit der das Hubwerkzeug gezogen wird und einen Hubwerkspositionsmesser zur Messung der Lage, in der sich das Hubwerkzeug befindet auf. Das Steuergerät (3) weist eine zentrale Steuereinheit (9) auf, die nach Erreichen eines an einem Bedienpult (10) des Hubwerkzeugs (2) eingestellten Lagesollwert (Lsoll) eine begrenzte Zeit (t1) oder eine begrenzte Fahrstrecke (S1) bei eingeschalteter Kraftregelung einen mittleren Kraftaufwand als Sollwert (Fsoll) für die Zugkraft (F) bildet. Der Sollwert (Fsoll) wird einem Differenzglied (11) zuführt, das als Regelgröße die Differenz zwischen dem Sollwert (Fsoll) und einem Istwert (Fist) eines Zugkraftmessers (7) dem Kraftregler (5) zuführt.

Description

Anordnung zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs eines Fahrzeugs und
Verfahren zur Hubregelung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Hubregelung. Dazu weist die Anordnung ein Steuergerät auf, das einen Lageregler und einen Kraftregler aufweist, die mit ei- nem steuerbaren Hydraulikventil für das Hubwerkzeug zusammenwirken. Das Hydraulikventil ist dem Lage- und dem Kraftregler nachgeschaltet und setzt Steuersignale des Lage- und des Kraftreglers in Hubbewegungen des Hubwerkzeugs mittels eines Hubwerkzylinders um.
Eine derartige Anordnung zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs eines Fahrzeugs ist aus der Druckschrift EP 0 212 304 B2 bekannt, wobei die bekannte Anordnung eine elektrohydraulische Einrichtung zum Regeln eines Hubwerks an einem landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeug, insbesondere eines Pfluges an einem Traktor mit einem Regelkreis zum Beeinflussen der Lage des Hubwerks aufweist. In dem Re- gelkreis sind dazu wenigstens ein Lagesensor, ein Kraftsensor sowie ein Sollwertgeber angeordnet. Abhängig von den Signalen dieser Sollwertgeber und Regler werden eine hydraulische Ventileinrichtung und ein hydraulisch betätigbarer Motor gesteuert.
Ferner werden gemäß EP 0 212 304 B2 an einem Summenpunkt diesen Signalen zusätzlich ein Signal eines Sensors, der den Schlupf der angetriebenen Räder misst, hinzugefügt und dem Istwertsignal des Kraftsensors aufgeschaltet. Das Ausgangssignal des Kraftsensors geht an den Eingang einer Mischvorrichtung, die an einem ersten Eingang das Istwertsignal des Lagesensors und an einem zweiten Eingang das Ausgangssignal des Kraftsensors zuführt. Dazu weist ein Bedienpult einen Steller auf, mit dem das Verhältnis der Signale von Lageregler und Kraftregler verstellbar ist.
Neben dem Hauptschalter zum Ein- und Ausschalten des Hubwerks ist ein Schalter für ein Heben und Senken des Hubwerks und neben dem Steller für die Mischposition sind weitere Steller für einen oberen Endanschlag sowie ein Steller für die Einstellung einer Senkgeschwindigkeit als weitere Bedienelemente für das Hubwerk vorgesehen. Eine derart komplexe Bedienung ist für entsprechende Fahrer in Europa kein Problem, jedoch in Märkten mit bisher einfachen, kleinen und im Allgemeinen sogar mechanischen Hubwerksregelungen zeigt es sich, dass die Bedienung zu komplex ist und aufgrund der Anzahl notwendiger Bedienelemente auch zu teuer ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs sowie ein Verfahren zur Hubregelung zu schaffen, das eine deutliche Vereinfachung des Bedienkonzeptes bzw. eines entsprechenden Bedienpults ermög- licht und zusätzlich eine Kraftregelstrategie aufweist, die mindestens den gleichen Komfort wie bisherige Hubregelungen für Hubwerkzeuge liefert.
Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen An- Sprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Hubregelung geschaffen. Dazu weist die Anordnung ein Steuergerät auf, das einen Lageregler und einen Kraftregler be- sitzt, die mit einem steuerbaren Hydraulikventil für das Hubwerkzeug zusammenwirken. Das Hydraulikventil ist dem Lage- und dem Kraftregler nachgeschaltet und setzt Steuersignale des Lage- und des Kraftreglers in Hubbewegungen des Hub- Werkzeugs mittels eines Hubwerkzylinders um. Ferner weist die Anordnung einen Zugkraftmesser zur Messung der Kraft mit der das Hubwerkzeug gezogen wird und einen Hubwerkspositionsmesser zur Messung der Lage, in der sich das Hubwerkzeug befindet auf. Das Steuergerät weist eine zentrale Steuereinheit auf, die bei einem an einem Bedienpult des Hubwerkzeugs eingestellten und erreichten Lagesollwert für eine begrenzte Zeit oder eine begrenzte Fahrstrecke bei eingeschalteter Kraftregelung automatisch einen mittleren Kraftaufwand als Sollwert für die Zugkraft bildet, bevor die Kraftregelung mit diesem Sollwert automatisch arbeitet, indem der automatisch ermittelte Sollwert einem Differenzglied zuführt wird, das als Regelgröße die Differenz zwischen dem automatisch ermittelten Sollwert und einem Istwert eines Zugkraftmessers dem Kraftregler zuführt.
Ein Vorteil dieser Anordnung und dieser Regelstruktur ist eine deutliche Vereinfachung der Bedienung des Hubwerkzeugs, da das Bedienpult lediglich einen Hauptschalter und einen weiteren Schalter sowie ein einziges Stellglied zur Vorgabe der Arbeitslage des Hubwerkzeugs aufweist. Bei eingeschalteter Kraftregelung, die mit dem weiteren Schalter aktiviert werden kann, wird der Kraftsollwert anhand des für eine begrenzte Zeit oder für eine begrenzte Wegstrecke gemessenen Mittelwerts der Kraft ohne Vorgabe durch den Bediener eingestellt. Zudem kann aufgrund der Regelstrategie anstatt zweier Kraftsensoren nur ein einziger Kraftsensor eingesetzt werden, was zusätzlich die Systemkosten senkt, ohne dass der Regelkomfort und die Regelgenauigkeit vermindert wird.
Im Prinzip braucht das Bedienpersonal lediglich das Hubwerkzeug einzuschalten und eine Kraftregelung anzufordern sowie mit dem einzigen Stellglied des Bedienpults ein Heben oder Senken des Hubwerkzeugs vorzugeben. Der damit durch das Bedienpersonal festgelegte Lagesollwert wird so lange beibehalten, bis automatisch ohne das Zutun des Bedienpersonals die eingeschaltete Kraftregelung einen entsprechenden Mittelwert und damit einen Sollwert für die Kraftregelung selbsttätig ermittelt hat und die Anlage auf Kraftregelung automatisch umstellt. Während bisher das Bedienpersonal die Empfindlichkeit der Kraftregelung durch Verstellen eines Mischpotentiometers in Richtung Lageregelung kontinuierlich reduzieren konnte, wird bei dem erfindungsgemäßen Regelungskonzept die Empfindlichkeit der Kraftregelung adaptiv selbst eingestellt, indem Wechselanteile des Kraftsignals und des Lagesignals durch geeignete Filterparameter und/oder variable Totzonen um den Mittelwert so eingestellt werden, dass die Hubwerksbewegungen aufgrund der Regelabweichung in Amplitude und Frequenz optimal den Erwartungen und Erfahrungen mit Hubwerkzeugen entsprechen.
Während das bekannte elektrohydraulische Regelungssystem für die Kraftregelung direkt einen Kraftsollwert über das Bedienpult vorgibt, der bei gegebenen Arbeitsverhältnissen einer bestimmten Arbeitstiefe entspricht, ist es notwendig, rechts und links am Unterlenker Kraftsensoren vorzusehen, deren Signale im Steuergerät ermittelt werden. Dadurch wird bei dem Regelkonzept gemäß dem Stand der Technik vermieden, dass sich beispielsweise nach dem Wenden eines Pfluges auf der Rückfahrt über den Acker eine andere Arbeitstiefe einstellt als auf der Hinfahrt. Bei dem erfindungsgemäßen Regelkonzept spielt jedoch diese Tatsache keine Rolle, da die Arbeitstiefe eingestellt wird und die Zugkraft jeweils gemessen wird. Das bedeutet, dass absolute Kraftniveau bei eingestellter Tiefe spielt gar keine Rolle. Deshalb kommt das erfindungsgemäße Regelungskonzept mit einem einzigen Kraftsensor auf einer der beiden Seiten rechts oder links vollständig aus.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Anordnung zur Hubregelung vorzugsweise das steuerbare Hydraulikventil einer Mischwerteinrichtung, die einen Mischwert aus Stellwerten des Lagereglers und Stellwerten des Kraftreglers bildet, nachgeschaltet. Darüber hinaus weist die Anordnung einen Funktionsblock auf, in dem zur Parameteradaption ein jeweiliger Wechselanteil eines Filterblockes der Zugkraftmessung adaptiert wird und dem Kraftregler über den Funktionsblock zu- geführt wird. Außerdem kann der Funktionsblock zur Parameteradaption Messwerte eines Schlupfsensors, der vom Schlupf der angetriebenen Räder abhängige Signale generiert, dem Kraftregler zuführen. Als zentrale Steuereinheit in dem Steuergerät ist vorzugsweise ein Mikroprozessor vorgesehen, der einerseits das Zeitintervall und/oder die Wegstrecke, für die der Mittelwert der Zugkraft ermittelt wird, vorgibt und einen entsprechenden Trigger- impuls an eine Einrichtung zur Mittelwertbildung übermittelt.
Das Stellglied des Bedienpults zur Einstellung des Lagesollwertes kann vorzugsweise ein Drehpotentiometer oder ein Schiebepotentiometer sein. Außerdem ist der Hauptschalter in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit dem Stell- glied derart mechanisch gekoppelt, dass ein Ausschalten des Hauptschalters nur im oberen Anschlag des Stellglieds zur Einstellung des Lagesollwertes betätigbar ist. Der Hauptschalter kann jederzeit betätigt werden. Durch die Betätigung wird das Hubwerk in der aktuellen Position verriegelt. Der Hauptschalter ist optional. Aus Sicherheitsgründen ist nur in einem festgelegten unteren Lagebereich die au- tomatische Kraftsollermittlung möglich, um ein unbeabsichtigtes Absenken während einer Transportfahrt zu vermeiden. Wenn der Fahrer vergessen haben sollte, die Kraftregelung mit dem hierfür vorgesehenen weiteren Schalter zu deaktivieren, bleibt die Kraftregelung aktiviert, bis diese im oberen Hubwerksbereich deaktiviert ist. Das Hubwerk wird dann in seiner Lageregelung bewegt.
Ein Verfahren zur Hubregelung eines elektrohydraulischen Hubwerkzeugs weist die nachfolgenden Verfahrenschritte auf. Zunächst wird ein Lagesollwert für das Hubwerkzeug an einem Bedienpult eingestellt, wobei ein Lageregler aktiviert wird. Zum Erreichung des Lagesollwertes erfolgt ein Messen der Hubwerksposition mit einem Hubwerkspositionsmesser und ein Regeln auf den eingestellten Lagesollwert durch einen Lageregler.
Ist an dem Bedienpult ein Schalter für die Zugkraftregelung eingeschaltet, so wird eine zentrale Steuereinheit in dem Steuergerät aktiviert und eine automatische Mittelwertbildung der Zugkraft mittels Messen der Zugkraft für ein begrenztes Zeitintervall oder für eine begrenzte Fahrstrecke nach Erreichen des Lagesollwertes automatisch durchgeführt, indem ein Triggerimpuls nach der Zeit- und/oder Weg- messung von einer zentralen Steuereinheit an einen Mittelwertbildungsblock erfolgt. Abschließend wird der automatisch erfasste Mittelwert der Zugkraft als Sollwert für den Kraftregler einem Differenzglied zugeführt. Danach erfolgt die Differenzbildung zwischen Mittelwert bzw. Sollwert und Augenblickswert bzw. Istwert der Zugkraft als Regelgröße für den Kraftregler durch das Differenzglied.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass lediglich der Lagesollwert von einem Bedienpult aus vorzugeben ist und bei Erreichen des Sollwerts automatisch ein Erfassen eines Sollwerts für den Kraftregler erfolgt, ohne dass das Bedienpersonal eingreifen muss, wenn zusätzlich zum Hauptschalter ein weiterer Schalter des Bedienpults eingeschaltet ist. Dabei ist in dem Regelungsverfahren vorgesehen, dass nach der Mittelwertbildung automatisch von der Lageregelung in die Kraftregelung gewechselt wird und die Kraftregelung so lange beibehalten wird, bis erneut eine Lageänderung vom Bedienpult aus veranlasst wird.
Die begrenzte Zeitspanne bzw. die begrenzte Wegstrecke wird durch das Steuergerät mit Hilfe einer zentralen Steuereinheit überwacht, die einen Triggerimpuls generiert, der nach dem Zeitinterwall oder der Fahrstrecke zur Messung der Zugkräfte bei erreichter Hubwerkposition die automatische Mittelwertbildung durch den Mittelwertbildungsblock zur Ermittlung eines Gleichanteils und Sollwertes der Zugkraft auslöst. Gleichzeitig kann eine Parameteradaption der Wechselanteile der Zugkraft durchgeführt und dem Kraftregler zugeführt werden. Bei Änderung des Lagesollwertes am Bedienpult wird automatisch von der Kraftregelung auf Lageregelung umgeschaltet und es werden erneut die Verfahrensschritte zur auto- matischen Kraftregelung nach Erreichen des Lagesollwerts durchgeführt. Dabei wird wie bereits oben erwähnt die Empfindlichkeit der Kraftregelung adaptiv selbst eingestellt, indem ein Wechselanteil des Zugkraftmesssignals und des Lagemesssignals durch Filterparameter und/oder Totzonen um den automatisch ermittelten Mittelwert derart eingestellt wird, dass die Hubwerkbewegungen aufgrund von Re- gelabweichungen in Amplitude und Frequenz Erfahrungswerten optimal angepasst werden. Das Anbaugerät kann beispielsweise ein Pflug an einem Traktor sein, der durch Veränderung des Lagesollwertes abgesenkt wird, bis die gewünschte Arbeitstiefe erreicht ist. Bei Veränderung des Sollwertes durch den Bediener wechselt der Regler automatisch in den Lageregelmodus. Wird der Sollwert jedoch nicht mehr verändert, wird ein Kraftsignal, das durch vorzugsweise einen Kraftsensoren erzeugt wird, für eine bestimmte Zeit t1 oder eine bestimmte Fahrstrecke S1 gemessen. Während dieser Zeit und/oder dieser Strecke wird der Mittelwert des bis dahin gemessenen Kraftsignals als Sollwert für die Kraftregelung eingesetzt. Der Regler wechselt dann automatisch von der Lage- in die Kraftregelung. Die Kraftre- gelung bleibt so lange aktiv, wie einerseits die Regelung durch den weiteren Schalter aktiviert ist oder bis der Bediener den Lagesollwert manuell über das Stellglied des Bedienpults erneut verändert.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs;
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Regelstruktur zur Rege- lung der Hubbewegung eines Hubwerkzeugs.
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung 1 zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs 2, das an einem Fahrzeug beispielsweise einem Traktor angeordnet ist, der beispielsweise einen Wendepflug trägt, der in einer vorgege- benen Arbeitstiefe ein Feld in zwei unterschiedlichen Richtungen durchpflügen kann. Dazu ist eine robuste und einfach bedienbare Anordnung erforderlich, die es auch ungeschultem Personal ermöglicht, ein elektrohydraulisches Hubwerkzeug 2 fachgerecht zu bedienen.
Dazu weist das Hubwerkzeug 2 ein Bedienpult 10, das an dem Fahrzeug angeordnet ist, auf. Dieses Bedienpult 10 verfügt über einen Hauptschalter 16, der das Hubwerkzeug 2 aktiviert. Ein weiterer Schalter 17 ist dafür vorgesehen, eine Kraft- regelung anzufordern. Das Bedienpult 10 verfügt lediglich über ein einziges Stellglied, das vorzugsweise ein Drehpotentiometer oder ein Schiebepotentiometer sein kann, um das Senken und Heben des Hubwerks auf einen Sollwert Lson nach Einschalten des Hauptschalters 16 zu ermöglichen. Dieser Lagesollwert LSOιι wird über eine Signalleitung 23 einem Steuergerät 3 zugeführt, das einen Lageregler aufweist, wobei die Istlage von einem entsprechenden Hubwerkpositionssensor 8 dem Steuergerät 3 über die Messleitung 24 zugeführt wird.
Der Hubwerkpositionsmesser 8 liefert einen Lageistwert Llst, der einem Differenz- glied in dem Steuergerät 3 zugeführt wird und die Differenz zwischen Lageistwert L,st und Lagesollwert Lson als Regelgröße einem im Steuergerät 3 angeordneten Lageregler zuführt. Der Lageregler ist über eine Steuerleitung 25 mit einem Hydraulikventil 6 verbunden, das in Richtung H ein Heben des Hubwerkzeugs veran- lasst und in Richtung S ein Senken des Hubwerkzeugs ermöglicht. Das Hydraulik- ventil 6 veranlasst eine entsprechende Hub- oder Senkbewegung des Hubwerkzeugs, indem es über mindestens eine Hydraulikleitung 26 einen Hubwerkzylinder 12 antreibt.
Der Hubwerkzylinder 12 verfährt über eine mechanische Verbindung 27 das Hub- Werkzeug 2 in die Solllage, wobei die aktuelle Lageposition über eine Verbindung 28, den Hubwerkpositionsmesser 8 und die Messleitung 24 an das Steuergerät 3 rückgekoppelt wird. Bei Einstellung des weiteren Schalters 17 auf Kraftregelung erfolgt nach Erreichen des Lagesollwerts eine automatische Ermittlung des Kraftsollwerts von einer zentralen Steuereinheit 9 in dem Steuergerät 3, ohne dass ein Eingriff über das Bedienpult 10 in das Steuergerät 3 durch das Bedienpersonal erfolgt. Dieses wird anhand der nachfolgenden Figur 2 näher erläutert.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Regelstruktur 30 zur Regelung der Hubbewegung des in Figur 1 gezeigten Hubwerkzeugs 2. Dazu sind zwei Reg- ler, ein Lageregler 4 und ein Kraftregler 5, in einem Steuergerät 3 vorgesehen. Der Lageistwert Lιst wird durch einen Hubwerkpositionsmesser 8 gemessen und einer zentralen Steuereinheit 9 sowie einem Differenzglied 11 zugeführt. Der Istwert der Zugkraft Flst wird durch einen Zugkraftmesser 7 erfasst. Zur Aktivierung des Hubwerkzeugs wird zunächst ein Hauptschalter 16 eingeschaltet und zusätzlich kann eine Kraftregelung über einen weiteren Schalter 17 durch das Bedienpersonal am Bedienpult 10 angefordert werden.
Über das Schaltpult 10 wird zunächst vom Bedienpersonal ein Lagesollwert Lson durch ein Stellglied 18 vorgegeben, wobei der Lagesollwert LSOιι und der Lageistwert List in einem Differenzglied 11 verglichen und als Regelgröße über ein Schaltelement 21 für die Lageregelung an den Lageregler 4 weitergegeben wird. Über eine Mischwerteinrichtung 13 und eine Steuerleitung 25 wird das Hydrauliksteuerventil gesteuert und Senk- oder Hubbewegungen des Hubwerkzeugs geregelt, bis der Lageistwert Lιst dem Lagesollwert Lson entspricht. Dann wird automatisch die in Figur 2 gezeigte Reglerstruktur mit Hilfe der Schaltelemente 21 und 22 auf eine Kraftregelung über einen Kraftregler 5 umgeschaltet.
Diese automatische Umschaltung erfolgt erst, nachdem ohne Eingriffsmöglichkeiten über das Bedienpult 10 eine zentrale Steuereinheit 9 automatisch für eine Zeitspanne t1 oder eine Fahrstrecke S1 eine Kraftmessung veranlasst und einen Triggerimpuls T zu einer Mittelwertbildung an einen Mittelwertbildungsblock 19 weitergegeben hat. Der Mittelwertbildungsblock 19 ermittelt einen Mittelwert oder Gleichanteil der Kraftmessung während der Zeitspanne t1 und/oder während der Fahrtstrecke s1 , der einen Sollwert Fson für die Kraftregelung bildet. Die Wechselanteile der Kraftmessung werden genutzt, um in dem Filterblock 15 und dem Funktionsblock 14 adaptiv beispielsweise die Empfindlichkeit der Kraftmessung im Kraftregler 5 einzustellen. Der aktuelle Kraftmesswert Fιst wird darüber hinaus mit dem Sollwert FSOιι an einem Differenzierglied 20 verglichen und als eine Regelgröße an den Kraftregler 5 weitergegeben, sobald der Lagesollwert erreicht ist und das Schaltelement 22 für die Kraftregelung automatisch den Kraftregler 5 anschließt.
Solange der Lagesollwert LSOιι beibehalten und nicht durch das Bedienpersonal über das Bedienpult 10 geändert wird, wird nun das Hydraulikventil von dem Kraft- regier 5 über die Mischwerteinrichtung 13 und die Steuerleitung 25 gesteuert. Mit dieser Regelstruktur 30 wird folglich erreicht, dass die Bedienung des Hubwerkzeugs vereinfacht wird und dennoch der Regelungskomfort herkömmlicher Anlagen beibehalten bleibt.
Bezuqszeichenliste
1 Anordnung
2 Hubwerkzeug
3 Steuergerät
4 Lageregler
5 Kraftregler
6 Hydraulikventil
7 Zugkraftmesser
8 Hubwerkspositionsmesser
9 zentrale Steuereinheit
10 Bedienpult
11 Differenzglied
12 Hubwerkzylinder
13 Mischwerteinrichtung
14 Funktionsblock
15 Filterblock
16 Hauptschalter
17 weiterer Schalter
18 Stellglied
19 Mittelwertbildungsblock
20 Differenzierglied
21 Schaltelement für Lagerregelung
22 Schaltelement für Kraftregelung
23 Signalleitung
24 Messleitung
25 Steuerleitung
26 Hydraulikleitung
27 mechanische Verbindung
28 Verbindung
30 Regelstruktur Fιst Zugkraftistwert
Fsoii Zugkraftsollwert
L,st Lageistwert
Lsoii Lagesollwert T Triggerimpuls

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Hubregelung eines Hubwerkzeugs (2) eines Fahrzeugs, wobei die Anordnung (1 ) aufweist: - ein Steuergerät (3), das einen Lageregler (4) und einen Kraftregler (5) aufweist, die mit einem steuerbaren Hydraulikventil (6) für das Hubwerkzeug (2) zusammenwirken, wobei das Hydraulikventil (6) dem Lage- und dem Kraftregler (4, 5) nachgeschaltet ist und Steuersignale des Lage- und des Kraftreglers (4, 5) in Hubbewegungen des Hubwerkzeugs (2) mittels eines Hubwerkzylinders (12) umsetzt;
- einen Zugkraftmesser (7) zur Messung der Kraft mit der das Hubwerkzeug (2) gezogen wird;
- einen Hubwerkspositionsmesser (8) zur Messung der Lage in der sich das Hubwerkzeug befindet; wobei das Steuergerät (3) eine zentrale Steuereinheit (9) aufweist, die nach Erreichen eines an einem Bedienpult (10) des Hubwerkzeugs (2) eingestellten Lagesollwert (LSOιι) eine begrenzte Zeit (t1 ) oder eine begrenzte Fahrstrecke (S1) bei eingeschalteter Kraftregelung automatisch einen mittleren Kraftaufwand als Sollwert für die Zugkraft (FSOιι) ermittelt, und wobei das Steuergerät (3) ein Differenzglied (11 ) aufweist, das als Regelgröße die
Differenz zwischen dem Sollwert für die Zugkraft (FSOιι) und einem Istwert (FjSt) des Zugkraftmessers (7) dem Kraftregler (5) zuführt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Hydraulikventil (6) einer Mischwerteinrichtung (13), die einen Mischwert aus Stellwerten des Lagereglers (4) und Stellwerten des Kraftreglers (5) bildet, nachgeschaltet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1) einen Funktionsblock (14) aufweist, in dem zur Parame- teradaption ein jeweiliger Wechselanteil eines Filterblockes (15) der Zugkraftmessung adaptiert und dem Kraftregler (5) über einen Funktionsblock (14) zugeführt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsblock (14) zur Parameteradaption Messwerte eines Schlupfsensors, der vom Schlupf der angetriebenen Räder abhängige Signale generiert, dem Kraftregler (5) zuführt.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (9) ein Mikroprozessor ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienpult (10) einen Hauptschalter (16) zur Aktivierung der Lageregelung und einen weiteren Schalter (17) zur Aktivierung der Kraftregelung sowie ein Stellglied (18) zur Einstellung eines Lagesollwertes (Lsoii) aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (18) des Bedienpults (10) zur Einstellung des Lagesollwertes (LS0||) ein Drehpotentiometer oder ein Schiebepotentiometer aufweist.
8. Verfahren zur Hubregelung eines elektrohydraulischen Hubwerkzeugs (2), wobei das Hubwerkzeug (2) vorzugsweise an einem Traktor als Fahrzeug angeordnet ist und einen Hubwerkzylinder (12) aufweist, der über ein verstellbares Hydraulikventil (6) auf Mischwerte eines Lage- und eines Kraft- reglers (4, 5) reagiert, wobei das Verfahren folgende Verfahrenschritte aufweist: Einstellen eines Lagesollwertes (Lson) für das Hubwerkzeug (2) an einem Bedienpult (10) unter Aktivieren eines Lagereglers (4); Messen der Hubwerksposition (List) mit einem Hubwerkspositionsmesser (8) und Regeln auf den eingestellten Lagesollwert (Lson) durch den Lageregler (4);
Anfordern einer Zugkraftregelung an dem Bedienpult (10); Mittelwertbildung der Zugkraft mittels Messen der Zugkraft (F) für ein begrenztes Zeitintervall (t1 ) oder für eine begrenzte Fahrstrecke (S 1 ) nach Erreichen des Lagesollwertes (LSOιι); - Zuführen des automatisch erfassten Mittelwerts der Zugkraft (F) als
Sollwert der Zugkraft (FSOιι) für den Kraftregler (5); Differenzbildung zwischen Sollwert (FSOιι) und gemessenem Istwert (Fjst) der Zugkraft als Regelgröße für den Kraftregler (5).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsverfahren nach der Mittelwertbildung automatisch von der
Lageregelung in die Kraftregelung wechselt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuergerät (3) ein Triggerimpuls (T) generiert wird, der nach dem Zeitinterwall (t1 ) oder der Fahrstrecke (S1 ) zur Messung der Zugkräfte (F) bei erreichter Hubwerkposition die automatische Mittelwertbildung zur Er- mittlung eines Gleichanteils und Sollwertes der Zugkraft (FSOιι) auslöst.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parameteradaption der Wechselanteile der Zugkraft (F) durchgeführt und dem Kraftregler (5) zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftregelung solange aktiv bleibt, bis der Lagesollwert (LSOιι) erneut am Bedienpult (10) geändert wird, und die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 9 erneut durchgeführt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfindlichkeit der Kraftregelung adaptiv selbst eingestellt wird, indem ein Wechselanteil des Zugkraftmesssignals und des Lagemesssignals durch Filterparameter und/oder Totzonen um den automatisch ermittelten Mittelwert derart eingestellt wird, dass die Hubwerkbewegungen aufgrund von Regelabweichungen in Amplitude und Frequenz Erfahrungswerten optimal angepasst werden.
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